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  • 二氧化碳P-V-T关系仪使用说明书


  • 发布者:教学设备问答 发表时间:2019-06-18
  • 一、实验目的
    1、了解CO2临界状态的观测方法,增加对临界状态概念的认识;
    2、增加对课堂所讲的工质热力状态、凝结、汽化、饱和状态等基本概念的理解;
    3、掌握CO2的p-v-t关系的测定方法,学会用实验测定实际气体状态变化规律的方法和技巧;
    4、学会活塞式压力计、恒温器等热工仪器的正确使用方法。
    二、实验设备
    整个实验装置由压力台、恒温器和实验台本体及其防护罩等三大部分组成           
    实验台本体
    三、实验原理
    实验工质二氧化碳的压力值,由装在压力台上的压力表读出。温度由实验台上的温度显示表读出。比容首先由承压玻璃管内二氧化碳柱的高度来测量,而后再根据承压玻璃管内径截面不变等条件来换算得出。
    a)已知CO2液体在20℃,9.8MPa时的比容(20℃,9.8Mpa)=0.00117m3·㎏
    b)实际测定实验台在20℃,9.8Mpa时的CO2液柱高度Δh0(m)
    c)∵(20℃,9.8Mpa)=
           ∴
    式中:K——即为玻璃管内CO2的质面比常数
    所以,任意温度、压力下CO2的比容为:    (m3/kg)
        式中:Δh=h-h0
              h ——任意温度、压力下水银柱高度
              h0——承压玻璃管内径顶端刻度
    四、实验步骤
    1、关压力表及其进入本体油路的两个阀门,开启压力台油杯上的进油阀,摇退压力台上的活塞螺杆,直至螺杆全部退出。这时,压力台油缸中抽满了油,先关闭油杯阀门,然后开启压力表和进入本体油路的两个阀门。摇进活塞螺杆,使本体充油。如此交复,直至压力表上有压力读数为止。
    2、把水注入恒温器内,至离盖30~50mm。检查并接通电路,启动水泵,调节温度旋扭设置所要调定的温度。
    3、测定低于临界温度t=20℃时的等温线。
    (1)将恒温器调定在t=20℃,并保持恒温;
    (2)压力从4.41Mpa开始,当玻璃管内水银柱升起来后,应足够缓慢地摇进活塞螺杆,以保证等温条件。否则,将来不及平衡,使读数不准;
    (3)按照适当的压力间隔取h值,直至压力p=9.8MPa;
    (4)注意加压后CO2的变化,特别是注意饱和压力和饱和温度之间的对应关系以及液化、汽化等现象。将测得的实验数据及观察到的现象填入表1。
    4、测定临界参数,并观察临界现象。
    (1)按上述方法和步骤测出临界等温线,并在该曲线的拐点处找出临界压力pc和临界比容c,并将数据填入表1;
    (2)、观察临界现象
    a)整体相变现象:由于在临界点时,汽化潜热等于零,饱和汽线和饱和液线合于一点,所以这时汽液的相互转变不是象临界温度以下时那样逐渐积累,需要一定的时间,表现为渐变过程,而这时当压力稍有变化时,汽、液是以突变的形式相互转化。
    b)汽、液两相模糊不清的现象:处于临界点的CO2具有共同参数(p,v,t),因而不能区别此时CO2是气态还是液态。如果说它是气体,那么,这个气体是接近液态的气体;如果说它是液体,那么,这个液体又是接近气态的液体。下面就来用实验证明这个结论。因为这时处于临界温度,如果按等温线过程进行,使CO2压缩或膨胀,那么,管内是什么也看不到的。现在,我们按绝热过程来进行,首先在压力等于7.64Mpa附近,突然降压,CO2状态点由等温线沿绝热线降到液区,管内CO2出现明显的液面。这就是说,如果这时管内的CO2是气体的话,那么,这种气体离液区很接近,可以说是接近液态的气体;当我们在膨胀之后,突然压缩CO2时,这个液面又立即消失了。这就告诉我们,这时CO2液体离气区也是非常接近的,可以说是接近气态的液体。既然,此时的CO2既接近气态,又接近液态,所以能处于临界点附近。可以这样说:临界状态究竟如何,就是饱和汽、液分不清。这就是临界点附近,饱和汽、液模糊不清的现象。
    5、测定高于临界温度t=50℃时的等温线。将数据填入原始记录表1。
     
    五、实验结果处理和分析
    表1

    t=20℃ t=31.1℃(临界) t=50℃
    p
    (Mpa)
    Δh v=
    Δh/K
    现象 p
    (Mpa)
    Δh v=Δh/K 现象 p
    (Mpa)
    Δh v=
    Δh/K
    现象
                           
                           
                           
                           
    进行等温线实验所需时间
                    分钟 分钟 分钟
         
     
    图三   标准曲线
    1、按表1的数据,如图三在p-v坐标系中画出三条等温线。
    2、将实验测得的等温线与图三所示的标准等温线比较,并分析它们之间的差异及原因。
    3、将实验测得的饱和温度和饱和压力的对应值与书中的曲线相比较。
    4、将实验测定的临界比容c与理论计算值一并填入表2,并分析它们之间的差异及其原因。
    临界比容Vc[m3/Kg]                    表2

    标准值 实验值 Vc=RTc/Pc Vc=3/8 RT/Pc
    0.00216        
             
     
     

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